Registration Number
0825U001821, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
01-07-2025
popup.evolution
o
Title
Ensuring mechanical properties of bulk products made of heat-resistant nickel alloys obtained by additive microplasma deposition for the production of aircraft engine parts
Author
Sergii Chygileichyk,
popup.head Ruslan Kulikovsky
popup.opponent Viktor Kvasnytskyi
popup.opponent Ganna Zvyagintseva
popup.review Daria Tkach
popup.review Oleksandr Hlotka
popup.rada
Zaporizhzhya Polytechnic National University
Description
В дисертаційній роботі проведено комплекс теоретичних і експериментальних досліджень, спрямованих на забезпечення механічних властивостей об'ємних виробів із жароміцних нікелевих сплавів, отриманих адитивним мікроплазмовим наплавленням для виробництва деталей авіаційних двигунів, та уперше встановлено: спосіб виготовлення порошку зі сплаву ЭП-648 ВИ (газова або відцентрова атомізація) при забезпеченні грануляції (від 50 до 163 мкм) та хімічного складу на технологічний процес вирощування (режими наплавлення, стабільність подачі порошку) та на формування валиків суттєвого не впливає. Також установлено, що спосіб виготовлення порошку зі сплаву ЭП-648 ВИ (газова або відцентрова атомізація) суттєво впливає на механічні властивості отриманих заготовок методом плазмового адитивного вирощування, та визначено умови використання порошків різних методів виготовлення. Також установлено, що наявність активних газів ([О] та [N]) у порошку із жароміцних нікелевих сплавів суттєво впливає на механічні властивості отриманих заготовок методом плазмового адитивного вирощування. Методами комп'ютерного моделювання та методом скінченних елементів з урахуванням хімічного складу, теплофізичних та механічних властивостей наплавленого матеріалу та матеріалу основи, граничних умов і особливостей об’ємного джерела тепла отримано розв’язок термомеханічної задачі для двох технологічних схем наплавлення 10 шарів для траєкторій «змійка» і «зиґзаґ». Узагальнивши результати розв’язання нестаціонарної задачі теплопровідності у вигляді полів розподілу максимальних температур у зразках на стадії нагрівання для двох технологічних схем наплавлення – «змійка» і «зиґзаґ» – під час наплавлення кожного із 10 шарів та результати механічних та металографічних випробувань двох вирощених зразків за поданими схемами, установили: вирощені зразки за двома схемами траєкторії мають висхідну структуру та суттєво не відрізняються від литої структури. Зразки, вирощені за траєкторією «зигзаг» у поздовжньому напрямі мають більше, ніж у два рази, падіння властивостей міцності (тобто мають значні відхилення від технічних вимог до поковок та лиття), пластичні властивості практично відсутні; водночас механічні властивості зразків отриманих за траєкторією «змійка» перебувають на досить високому рівні. А також, що причиною крихкого руйнування поздовжніх зразків є ділянки з несплавленнями; зона несплавлення становить до 50 – 60% площі зламу.
Наукова новизна роботи полягає у розвитку уявлення про вплив способу виготовлення порошків із жаростійких сплавів на фізико-механічні властивості наплавлених зразків, а саме: на прикладі сплаву ЭП648ВИ встановлено, що використання порошків, отриманих газовим розпиленням розплаву інертним газом, на відміну від відцентрового плазмового розпилення циліндричних заготовок, для адитивного мікроплазмового наплавлення, у яких спостерігається внутрішня аргонова пористість, призводить до суттєвого падіння характеристик міцності та пластичності, унаслідок утворення лінійних ділянок скупчення пор довжиною приблизно 2–3 мм та тріщин, що виникають під час вирощування. При цьому було уперше встановлено, що в порошку зі сплаву ЭП-648ВИ при вмісті азоту в кількості [N] ≥ 0,03 ваг. % або кисню [О] ≥ 0,02 ваг. % у наплавленому металі при температурі 1100°С фіксується значне зниження його деформаційної здатності (ε ≤ 3,8 %), що під впливом термічних напруг призводить до виникнення гарячих тріщин, а, як наслідок, у поздовжньому напрямі ми бачимо значне падіння властивостей міцності та пластичності. Уперше встановлено критерій максимального вмісту азоту та кисню в порошку зі сплаву ЭП-648ВИ, який використовують для адивного мікроплазмового наплавлення, з погляду забезпечення необхідних вимог до механічних властивостей деталей соплових апаратів, жарових труб та камер згоряння авіаційних двигунів, а саме: [N] ≤ 0,03 ваг. %, або кисню у [О] ≤0,02 ваг. %. Уперше встановлено, що в об’ємних виробів із порошку сплаву ЭП-648ВИ, отриманих адитивним мікроплазмовим наплавленням за траєкторією «зигзаг», у поздовжньому напрямі спостерігається більш ніж удвічі падіння властивостей міцності (що значно поступається технічним вимогам до поковок та лиття), пластичні властивості практично відсутні; при цьому механічні властивості зразків, одержаних за траєкторією «змійка», мають достатньо високий рівень і відповідають вимогам до матеріалів деталей гарячого тракту газотурбінних двигунів.
Registration Date
2025-05-20
popup.nrat_date
2025-05-20 / 2026-07-01
